KİMYA ANABİLİM DALI
SİMETRİK VE ASİMETRİK YENİ PİRROL TÜREVLERİNİN SENTEZLENMESİ VE METAL KOMPLEKSLERİNİN BİYOLOJİK AKTİVİTELERİNİN
İNCELENMESİ DOKTORA TEZİ ESRA ŞENSES EYLÜL 2012 TRABZON
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
KİMYA ANABİLİM DALI
SİMETRİK VE ASİMETRİK YENİ PİRROL TÜREVLERİNİN SENTEZLENMESİ VE METAL KOMPLEKSLERİNİN BİYOLOJİK AKTİVİTELERİNİN
İNCELENMESİ
Kimyager Esra ŞENSES
Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsünce "DOKTOR (KİMYA)"
Unvanı Verilmesi İçin Kabul Edilen Tezdir.
Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 31 . 08. 2012 Tezin Savunma Tarihi : 26 . 09. 2012
Tez Danışmanı : Prof. Dr. Serdar KARABÖCEK
Esra ŞENSES Tarafından Hazırlanan
SİMETRİK VE ASİMETRİK YENİ PİRROL TÜTEVLERİNİN SENTEZLENMESİ VE METAL KOMPLEKSLERİNİN BİYOLOJİK AKTİVİTELERİNİN
İNCELENMESİ
başlıklı bu çalışma, Enstitü Yönetim Kurulunun 04 / 09 / 2012 gün ve 1472 sayılı kararıyla oluşturulan jüri tarafından yapılan sınavda
DOKTORA TEZİ olarak kabul edilmiştir.
Jüri Üyeleri
Başkan :Prof. Dr. Selami KARSLIOĞLU
Üye :Prof. Dr. Serdar KARABÖCEK Üye :Prof. Dr. Mehmet Arslan
Üye :Prof. Dr. Halit KANTEKİN Üye : Doç Dr. Mustafa MACİT
Prof. Dr. Sadettin KORKMAZ Enstitü Müdürü
III
Bu tez çalışması, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Ana Bilim Dalı Doktora Programında hazırlanmıştır.
Doktora tezimi yöneten, araştırmalarıma yön veren ve çalışmalarım boyunca her türlü desteğini esirgemeyen, engin bilgisinden, deneyimlerinden ve danışmanlığından faydalanma imkânı bulduğum tez danışmanım Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü Anorganik Kimya Ana Bilim Dalı Öğretim Üyesi Sayın Prof. Dr. Serdar KARABÖCEK’e teşekkür eder, saygı ve şükranlarımı sunarım. Ayrıca çalışmam boyunca benden yardımını hiçbir zaman esirgemeyen, her konuda destek olan bilgi ve deneyiminden istifade ettiğim, manevi desteğini gördüğüm sevgili hocam Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü Anorganik Kimya Ana Bilim Dalı Öğretim Üyesi Sayın Prof. Dr. Nevin KARABÖCEK’e teşekkür eder, saygı ve hürmetlerimi sunarım.
Sentezi gerçeklestirilen maddelerin antimikrobial aktivitelerinin belirlenmesinde yardımcı olan Rize Üniversitesi Öğretim Üyesi Sayın Doç. Dr. Şengül ALPAY’a, spektroskopik ölçümlerde destek olan değerli arkadaşım Eczacılık Fakültesi Öğretim Üyesi Yrd. Doç Ahmet YASAR’a teşekkürü bir borç bilirim.
Son olarak tez yazımım esnasında yardımını gördüğüm sevgili arkadaşım Aslıgül ARMUTÇU KÜÇÜKDUMLU’ya ve tahsilim süresince maddi manevi desteklerini benden hiçbirzaman esirgemeyen çok sevgili aileme özellikle sevgili kardeşim Şevki ŞENSES’e ve dayım Ali ÇAKMAK’a, kıymetli dostlarıma teşekkür eder, sevgi ve saygılarımı sunmayı borç bilirim.
Esra ŞENSES
IV
TEZ BEYANNAMESİ
Doktora Tezi olarak sunduğum “ Simetrik ve Asimetrik Yeni Pirrol Türevlerinin Sentezlenmesi ve Metal Komplekslerinin Biyolojik Aktivitelerinin İncelenmesi ” başlıklı bu çalışmayı baştan sona kadar danışmanım Prof. Dr. Serdar KARABÖCEK ‘in sorumluluğunda tamamladığımı, verileri kendim topladığımı, deneyleri ilgili laboratuvarlarda yaptığımı, başka kaynaklardan aldığım bilgileri metinde ve kaynakçada eksiksiz olarak gösterdiğimi, çalışma sürecinde bilimsel araştırma ve etik kurallara uygun olarak davrandığımı ve aksinin ortaya çıkması durumunda her türlü yasal sonucu kabul ettiğimi beyan ederim. 31/08/2012
V Sayfa No ÖNSÖZ ……….. III TEZ BEYANNAMESİ………... IV İÇİNDEKİLER ……….. V ÖZET ………. VIII SUMMARY……… IX ŞEKİLLER DİZİNİ ……… X TABLOLAR DİZİNİ ………. XIII SEMBOLLER DİZİNİ……… XIV 1. GENEL BİLGİLER………. 1 1.1. Giriş………. 1 1.2. Pirrol ve Türevleri…..………. 3 1.2.1. Pirrolün Yapısı………... 7 1.2.2. Pirrollerin Adlandırılması……..………. 9 1.2.3. Pirrollerin Reaksiyonları………. 10
1.3. Pirrol ve Türevlerinin Elde Ediliş Reaksiyonları……… 12
1.3.1. Furanlardan Pirrol Elde Edilmesi………..……….. 12
1.3.2. Halka Kapanması Metodları ile Pirrol Eldesi………..……… 12
1.3.2.1. Paal Knorr Sentezi………... 12
1.3.2.2. Knorr Sentezi……….……….. 13
1.3.2.3. Hantzsch Sentezi………. 14
1.3.3. Metal Katalizli Pirrol Sentezi……….. 15
1.4. Pirrol ve Türevlerinin Biyolojik Aktiviteleri……….………... 15
1.5. Aromatik Aminler…..………... 17
1.6. Schiff Bazları……….. 17
1.7. Schiff Bazları ve Özellikleri………... 18
1.7.1. Schiff Bazlarının İsimlendirilmesi……….………. 20
1.7.2. 1.7.2.1. Schiff Bazlarının Reaksiyonları………... Halka Kapanma Reaksiyonu………... 20 21
VI
1.7.2.4. Hidroliz Reaksiyonu……… 22
1.7.2.5. Polimerleşme Reaksiyonları….………... 22
1.7.2.6. Organometalik Bileşiklerle Reaksiyonu…..……… 23
1.7.2.7. Aminlerin Katılması………..……….. 23 1.7.2.8. Alkollerle Reaksiyonları……….. 24 1.8. Metal Kompleksleri………... 24 1.8.1. Bakır……… 24 1.8.2. Nikel……… 26 1.8.3. Kobalt………..……… 26 1.9. Kompleksler……… 30
1.10. Metal Kompleksleri ve Kullanım Alanları……….. 42
2. YAPILAN ÇALIŞMALAR…………... 43
2.1. Kullanılan Aletler……… 43
2.2. Kullanılan Kimyasal Maddeler………... 43
2.3. Orijinal Maddelerin Sentezi……… 44
2.3.1. 6-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin-2-amin Ligandının Sentezi (1)……. 44
2.3.2. 2,6-bis(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin Ligandının Sentezi (2)……….. 45
2.3.3. 2-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)anilin Ligandının Sentezi (3)... 46
2.3.4. 1,1-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)anilin Ligandının Sentezi (4)………….... 47
2.3.5. 6-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin-2-amin Ligandının Bakır (II) Kompleksinin Sentezi (5)……… 48
2.3.6. 6-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin-2-amin Ligandının Nikel (II) Kompleksinin Sentezi (6)……… 49
2.3.7. 6-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin-2-amin Ligandının Kobalt (II) Kompleksinin Sentezi (7)………..….. 49
2.3.8. 2,6-bis(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin Ligandının Bakır (II) Kompleksinin Sentezi (8)……… 50
2.3.9. 2,6-bis(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin Ligandının Nikel (II) Kompleksinin Sentezi (9)……….……….. 51
2.3.10. 2,6-bis(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin Ligandının Kobalt (II) Kompleksinin Sentezi (10)………. 52
2.3.11. 2-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)anilin Ligandının Bakır (II) Kompleksinin Sentezi (11)………... 53
VII
2.3.13. 2-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)anilin Ligandının Kobalt (II)
Kompleksinin Sentezi (13)………. 55
2.3.14. 1,1'-(1,2-fenilen)bis(2,5-dimetil-1H-pirrol) Ligandının Bakır (II) Kompleksinin Sentezi (14)………. 56
2.3.15. 1,1'-(1,2-fenilen)bis(2,5-dimetil-1H-pirrol) Ligandının Nikel (II) Kompleksinin Sentezi (15)………. 57
2.3.16. 1,1'-(1,2-fenilen)bis(2,5-dimetil-1H-pirrol) Ligandının Kobalt (II) Kompleksinin Sentezi (16)………. 58
2.4. Agar Kuyucuk Difüzyon Metodu………... 59
3. BULGULAR………...……… 60
4. ANTİMİKROBİAL AKTİVİTE…….……… 69
5. İRDELEME……… 70
5.1. 6-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin-2-amin Ligandı (1) ve Kompleksleri 70
5.2. 2,6-bis(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)piridin Ligandı (2) ve Kompleksleri… 74 5.3. 2-(2,5-dimetil-1H-pirrol-1-il)anilin Ligandı (3) ve Kompleksleri………. 77
5.4. 1,1'-(1,2-fenilen)bis(2,5-dimetil-1H-pirrol) Ligandı (4) ve Kompleksleri 80 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER……… 85
7. KAYNAKLAR……….... 88
8. EKLER……… 96 ÖZGEÇMİŞ
VIII
SİMETRİK VE ASİMETRİK YENİ PİRROL TÜREVLERİNİN SENTEZLENMESİ VE METAL KOMPLEKSLERİNİN BİYOLOJİK AKTİVİTELERİNİN İNCELENMESİ
Esra ŞENSES
Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Kimya Anabilim Dalı
Danışman: Prof. Dr. Serdar KARABÖCEK 2012, 95Sayfa, 52 Sayfa Ek
Bu çalışmada, simetrik ve simetrik olmayan pirrol türevleri ile bunların Cu (II), Ni (II) ve Co (II) metal kompleksleri sentezlenmiştir. Bu amaç için öncelikle 2,6-diaminopiridin bileşiği, 2,5-hegzadion bileşiği ile beş damla HCl varlığında metanol çözücüsü içerisinde ve azot atmosferi altında 1:1 oranında reaksiyona sokulmuş ve asimetrik pirrol türevi (1) elde edilmiştir. 2,6-diaminopiridin bileşiğinin 2,5-hegzadion bileşiği ile azot atmosferi altında, HCl varlığında, metanol çözücüsü içerisinde 1:2 oranındaki reaksiyonundan ise simetrik pirrol türevi (2) elde edilmiştir. Daha sonra 1,2-fenilendiamin bileşiği ile 2,5-hegzadion bileşiği sırası ile 1:1 ve 1:2 oranlarında aynı koşullarda reaksiyona sokularak bir diğer asimetrik pirrol türevi olan (3) ve simetrik pirrol türevi olan (4) bileşikleri elde edilmiştir. (1) bileşiğinin [Cu(ClO4)2.6H2O] bileşiği ile 2:1
oranında metanol çözücüsü içerisinde, 70 oC’de 4 saat geri soğutucu altında kaynatılması
ile (5) bileşiği, [Ni(ClO4)2.6H2O] ve [Co(ClO4)2.6H2O] bileşikleri ile aynı koşullar altında
reflux ettirilmesi ile de (6) ve (7) bileşikleri elde edilmiştir. (2), (3) ve (4) bileşiklerinin benzer yöntemle [Cu(ClO4)2.6H2O], [Ni(ClO4)2.6H2O] ve [Co(ClO4)2.6H2O] bileşikleri ile
2:1 oranındaki reaksiyonlarından ise sırası ile (8), (9), (10), (11), (12), (13), (14), (15) ve (16) kompleksleri elde edilmiştir. Elde edilen yeni bilesiklerin yapıları, 1H-NMR, IR, UV-Vis, kütle spektroskopisi, elementel analiz ve magnetik susseptibilite verileri kullanılarak karakterize edilmistir. Ayrıca elde edilen bileşiklerin hepsi bakteri ve mantarlara karşı göstermiş oldukları antimikrobial aktivite özelikleri bakımından değerlendirilmişlerdir.
IX
THE SYNTHESIS OF A NEW SYMMETRICAL AND ASYMETRIC PYRROLE DERIVATIVES AND INVESTIGATION OF BIOLOGICAL ACTIVITIES
OF THEIR METAL COMPLEXES Esra ŞENSES
Karadeniz Technical University
The Graduate School of Natural and Applied Sciences Chemistry Graduate Program
Supervisor: Assoc. Prof. Serdar KARABÖCEK 2012, 95 Pages, 52 Pages Appendix
In this work, symmetrical and asymmetric pyrrole compounds and their Cu (II), Ni (II), Co (II) metal derivatives were synthesized. For this purpose, firstly 2,6-diaminopyridine compound and 2,5-hexadione compounds were mixed in methanol, 1:1 in the ratio of and in the presence of HCl, finally asymetric pyrrole compound (1) was obtained. Then, the compounds 2,5-hexadione and 2,6-diaminopyridine were mixed in methanol, subsequently HCl were added in to the mixture under nitrogen atmosphere, in conclusion symmetrical pyrrole compound (2) was obtained. Later on, 1,2-phenylenediamine compound and 2,5-hexadione compound were reacted under the same conditions 1:1 and 1:2 ratios respectively, the other asymmetric pirrol derivative (3) and symmetric pirrol derivative (4) were obtained. The synthesis of the (5) was performed by a reaction of (1) with [Cu(ClO4)2.6H2O] compound in MeOH at 70 oC. The synthesis of
the (6) and (7) were performed under the same conditions by a reaction of (1) with [Ni(ClO4)2.6H2O] and [Co(ClO4)2.6H2O] compounds. Using the same method, (8), (9),
(10), (11), (12), (13), (14), (15), (16) complexes were obtained by the reactions of Cu(II), Ni(II), Co(II) salts with (2), (3) and (4) compounds. The structures of all these original compounds were identified by using elemental analysis, mass spectrometer magnetic suseptibilite, 1H-NMR, IR, and UV-vis spectroscopic data. Also, the free ligands and metal complexes were tested against to bacteria and fungi for determining their antimicrobial activities.
X
Sayfa No
Şekil 1. Triptofan ve β-İndolilasetik asit……… 4
Şekil 2. Pirrolün doğal türevleri Klorofil-a, Klorofil-b, Vitamin B12 ve Hem Bileşikleri……… 5
Şekil 3. Porfirin bileşiği……….. 6
Şekil 4. Pirrol bileşiğinin molekül yapısı……….……….. 7
Şekil 5. Pirrol bileşiğinin orbital yapısı…..……… 8
Şekil 6. Pirrolde rezonanstan ileri gelen kanonik şekiller……….. 8
Şekil 7. Pirrol halkasının gösterilmesi………...………. 9
Şekil 8. Pirrolde bağ uzunluklarının gösterilmesi…...……… 9
Şekil 9. Pirrollerin adlandırılması……….……….. 9
Şekil 10. Pirrolin, pirril ve pirrolidinlerin gösterilmesi………. 10
Şekil 11. Pirrol için α- ve β- pozisyonlarında düşünülen rezonans yapıları…... 11
Şekil 12. Furan’dan pirrol elde edilmesi………... 12
Şekil 13. Paal-Knorr Sentezi ile 1-alkil-2,5-dimetil-pirrol’ün sentezlenmesi……... 13
Şekil 14. Knorr Sentezin’de α-aminokarbonil bileşiği ile bir β-ketoesterin reaksiyonu……….. 14
Şekil 15. Hantzsch Sentezi ile pirrol türevlerinin elde edilmesi………... 15
Şekil 16. Hedeflenen schiff bazı………... 18
Şekil 17. Schiff bazlarının oluşum mekanizmaları………... 19
Şekil 18. Schiff bazlarının halka kapanma reaksiyonu………. 21
Şekil 19. Schiff bazlarının indirgenme reaksiyonu………... 21
Şekil 20. Schiff bazlarının siklokatılma reaksiyonu………. 22
Şekil 21. Schiff bazlarının hidroliz reaksiyonu………. 22
Şekil 22. Schiff bazlarının polimerleşme reaksiyonları……… 23
Şekil 23. Schiff bazlarının organometalik bileşiklerle reaksiyonu………... 23
Şekil 24. Schiff bazlarının aminlerle reaksiyonu………...………... 24
Şekil 25. Schiff bazlarının alkollerle reaksiyonu……….. 24
Şekil 26. Poly(propylene-imin) pyrroleimin ligandı………. 30
XI Şekil 29. Şekil 30. Şekil 31. Şekil 32. Şekil 33. Şekil 34. Şekil 35. Şekil 36. Şekil 37.
a) Ligand ile Cu (II) tuzundan elde edilen dinükleer Cu (II) kompleksi b) Çift iplikli sarmal özelliği gösteren bir molekül
biriminin boşluk doldurma diyagramı………... N-(1H-Pyrrol-2-ylmethylene)(2-pyridinyl)methanamine ligandı………..
Hidrojen bağlı dimerik bakır (II) kompleksine ait kristal yapı…………. [(1Z)-1H-Pyrrol-2-ylmethylene]{2-[2-{[(1Z)-1H-pyrrol-2-ylmethylene] amino}phenoxy)ethoxy]phenyl}amine ligandı………. NiL3 kompleksinin X-ışınları difraksiyon metodu ile elde edilen kristal molekül yapısı……… Pyrrole-2-phenylcarbaldimine (2PyN-H) kristal yapısı……… (2PyN-H) ve (2IndN-H) liganlarının Cu (I) komplekslerinin sentez yöntemi………..
H2 pyrabza ligandı……….
H2 pyrabza ligandının Co(III) kompleksi ……….
32 32 33 34 34 35 36 36 37 Şekil 38. Şekil 39. Şekil 40. Şekil 41. Şekil 42. Şekil 43. Şekil 44. Şekil 45. Şekil 46. Şekil 47. Şekil 48. Şekil 49. Şekil 50. Şekil 51. Şekil 52. (a) 5-Methyl-2-phenyl-4-(p-tolyl-p-tolylimino-methyl)-2,4-dihydro- pyrazol-3-one [ PMP-T] ligandı (b) Ligandın kristal molekül yapısı…… İn-situ yöntemi ile tetradent ligandın Cu(II) kompleksinin sentezlenmesi Unsimetrik tetradent Cu (II) kompleksinin kristal molekül yapısı……… a) 1-(S-methylcarbodithioate)-2-aminobenzimidazole (L2) ligandı
b) L3 ligandı………... L2 ligandları arasındaki hidrojen bağlarının kristal yapısı……….. L2 ligandının Co (II) kompleksi, [Co(L2)2Cl2] ………
L3 ligandının Ni (II) kompleksi, [Ni(L3)2(Cl)2(H2O)2………..
(1) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu ……… (2) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu………. (3) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu………. (4) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu………. (5) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu………. (6) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu………. (7) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu………. (8) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu……….
38 38 39 40 40 41 41 44 45 46 47 48 49 50 51 Şekil 53. (9) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu………. 52 Şekil 54. (10) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu………... 53
XII
Şekil 57. (13) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu………... 56
Şekil 58. (14) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu……….. 57
Şekil 59. (15) bileşiğinin elde ediliş reaksiyonu……….. 58
XIII
Sayfa No
Tablo 1. Sentezlenen ligandların 1H-NMR spektrum değerleri (δ=ppm)………… 61 Tablo 2. Sentezlenen bileşiklerin karakteristik IR değerleri (cm-1)………. 62 Tablo 3. Sentezlenen bileşiklerin UV-Vis spektral değerleri……….. 63 Tablo 4. Sentezlenen bileşiklerin fiziksel ve manyetik moment değerleri……….. 64 Tablo 5. Sentezlenen bileşiklerin elementel analiz değerleri………... 65 Tablo 6. Sentezlenen bilesiklerin kütle spektrum değerleri (m/z)….……….. 67 Tablo 7. Sentezlenen bileşiklerin antimikrobial aktivite değerleri……….. 68
XIV CDCl3 :Dötero kloroform
DMF : Dimetilformamit DMSO : Dimetilsülfoksit EBV : Epstein-Barr virüs en : Etilendiamin E.n : Erime noktası Et : Etanol g : Gram Ind : İndol IR : Infrared spektroskopisi Kb : Bazlık sabiti KBr : Potasyum bromür K.n : Kaynama noktası [M+] : Moleküler iyon piki Me : Metil alkol [MS] : Kütle Spektroskopisi N2 : Diazot N4 : Tetraazot nm : Nanometre Ph : Fenil
pH : Çözeltinin asitlik derecesi pKa : Asitlik sabiti
P4O10 : Tetrafosfor dekaoksit
Py : Piridin R : Alkil
tpb : Trigonal bipramidal
XV cm : Santimetre cm-1 : Dalga sayısı D : Debye g : Gram kcal : Kilokalori mg : Miligram mL : Mililitre mm : Milimetre mmol : Milimol nm : Nanometre λ : Dalga boyu
δppm : Kimyasal kayma değeri 1
H-NMR : Proton nükleer magnetik rezonans spektroskopisi μeff : Manyetik moment değeri
μg : Mikrogram
μL : Mikrolitre
1. GENEL BİLGİLER
1.1. Giriş
Metal iyon ve atomlarının, ligand denilen elektron çifti verici moleküllerle oluşturduğu kompleks bileşiklerin özelliklerini inceleyen bilim dalına koordinasyon kimyası denir [1]. Çeşitli tipte ligandların geçiş metalleriyle oluşturdukları kompleksler konusunda ilk bilimsel çalışmalar Alfred Werner tarafından yapılmış ve koordinasyon kimyasının esas temelleri bu bilim adamının 1910’lu yıllardaki başarılı çalışmaları üzerine inşa edilmiştir [2].
Koordinasyon bileşikleri, merkezde bir metal iyonu ve bu metal iyonunun özelliğine göre farklı sayıda yüklü veya yüksüz grupların merkez atomuna sıkıca bağlanması sonucu oluşur. Bu şekilde meydana gelen maddeye “koordinasyon bileşiği” denir. Koordinasyon bileşiklerinde katyon veya merkez atomuna bağlı bu yüklü veya yüksüz gruplara “ligand” denir. Yüklü ligandlara CN‾, Cl‾, C2O42‾ gibi iyonlar; yüksüz ligandlarada H2O, NH3,
NH2CH2CH2NH2, PR3, gibi moleküller örnek verilebilir. Merkez atomuna bağlanan bu
ligandların iki veya daha fazla donör özelliğe sahip grup içermesi halinde, reaksiyon sonucunda oluşan komplekste bir veya daha fazla halkalı yapı meydana gelir. Meydana gelen bileşiğe “şelat bileşiği” veya “metal şelat” ; metal ile reaksiyona giren bu tür ligandlarada “şelat teşkil edici” denir [3]. Halen bilinen çok sayıda ligand olmasına rağmen metal ile birleşebilen donör atomların sayısı azdır. Bunların en çok bilinenleri ve geniş ölçüde incelenmiş olanları azot, oksijen ve kükürttür [4].
Kompleks veya koordinasyon bileşiğinin gösterdiği özellikler, reaksiyona giren merkez atomun elektronik konfigürasyonuna, koordinasyon sayısına ve merkez atoma bağlı ligandların taşıdığı aktif grup veya gruplar ile moleküldeki diğer atomların elektronik yapısına bağlıdır [5].
Bir koordinasyon bileşiğinde katyona veya merkez atomuna bağlanan donör atomların sayısına o bileşiğin “koordinasyon sayısı” denir. Koordinasyon sayısı komplekslere göre iki ile oniki arasında değişmektedir. Kompleks bileşiklerinde en sık rastlanan koordinasyon sayıları 2, 4 ve 6’dır. Bunların yapıları sırasıyla çizgi, tetrahedron (veya kare düzlem) ve oktahedron’dur [6].
Ligandların donör özellikleri koordinasyon bağı teşkilinde önemli olduğundan metal ligand arasındaki koordinatif kovalent bağ (koordinasyon bağı) metal ve ligand özelliklerine bağlı olarak kovalent veya iyonik karaktere sahip olabilir. Klasik kimyasal teoriler, bu bağ karakterini açıklamada güçlük çeker bu bileşiklerin yapılarını ve bağ özelliklerini açıklamak için günümüze kadar birçok teori uygulanmıştır. Bunlar; Valens Bağ Teorisi, Kristal Alan Teorisi, Moleküler Orbital Teori ve Ligand Alan Teorisidir. Her bir teori bu yapının belli bir kısmını açıklayabilmiştir [7].
Koordinasyon bileşikleri günümüzde birçok yerde kullanılmaktadır ve canlı yapılarda hayati öneme sahiptirler. Boyarmadde ve polimer teknolojisinde, ilaç sanayinde, tıpta biyolojik olayların açıklanmasında, tarım alanında, suların sertliğinin giderilmesinde, antioksidan, dezenfektan ve stabilizatör maddelerin sentezinde, roket yakıtı hazırlanmasında ve bunlardan başka daha birçok alanda bu bileşiklerden büyük ölçüde yararlanılmaktadır. Yeni sentezlerin yapılması yönündeki çalışmalar yoğun bir şekilde devam etmektedir [8].
Biyolojik sistemlerde koordinasyon bileşikleri hayati öneme sahiptir. Hemoglobin ve klorofil bunun tipik örnekleridir. Bilindiği gibi hemoglobinin oksijen taşımadaki rolü ve klorofilin yeşil bitkilerde oksijen üretmesindeki fonksiyonu hayati derecede önemlidir [9]. Hemoglobin yapısında demir, pirrol sistemine bağlanarak kompleks hale gelmiştir. Klorofil maddesi de mağnezyum-pirrol kompleksidir. Metal iyonlarının biyolojik bünyede pirrol sistemiyle meydana getirdikleri kompleksler biyolojik katalizörlerdir. Miyoglobin, ftalosiyanin ve B12 vitamini, canlı sistemlerdeki koordinasyon bileşiklerine verilebilecek
örneklerden bazılarıdır [10].
Son yıllarda yapılan çalışmalarda anorganik kimyada, organik karakterli ligandların kullanıldığı koordinasyon bileşikleri sentezlenmektedir. Koordinasyon kimyasında yapılan çalışmalarda organik karekterli Schiff-bazlarının oluşturdukları kompleksler de önemli bir yer tutmaktadır. Bu kompleks bileşikler, koordinasyon kimyasında geniş olarak yer almış ve anorganik kimya, biyokimya ve çevre kimyasının gelişiminde önemli bir rol oynamıştır. [11].
Bilinen heterosiklik halka içeren bileşiklerin çoğu aromatik heterosiklik halkalıdırlar. Heteroaromatikler, ilaç, hayvan kontrol ajanları, tatlandırıcı, renklendirici ajanlar gibi ticari menfaat sağlayan pek çok sentetik bileşiğin yanı sıra primer ve sekonder metabolizma ürünlerinin her ikisinde de bulunabilen bileşiklerdir.
Heterosiklik bileşikler yaşam için çok önemli rollere sahiptirler. Çoğu koenzim ve vitamin heterosiklik bileşik içerir. Sentetik organik ve ilaç kimyasında heterohalkalı bileşiklerin sentezleri, sentez yöntemlerinin geliştirilmeleri ve biyoaktif özelliklerinin incelenmeleri hemen her zaman güncelliğini korumuştur [12].
Pirrol’ler beş üyeli heterosiklik aromatik organik bileşikler olup birçok doğal bileşikte bulunurlar. Nispeten yalnızca bir pirrol halkası içeren doğal ürünlerin sayısı oldukça azdır [13]. Pirrol ilk kez kemiğin ısıl bozunmasından ele geçmiştir ve bugün endüstride furan ve amonyak’tan, alümin tarafından katalizlenen ve gaz fazında gerçekleşen bir reaksiyon ile kolaylıkla elde edilmektedir. Taş kömürü katranında da bulunan ve k.n 131 °C olan pirrol ve basit alkil türevleri renksiz sıvılardır. Pirrol, mineral asitleri ile ıslatılmış çam yongalarına kırmızı renk verir, ki bu karakteristik hareket şekli pirrol’ün ve basit türevlerinin tanınmasında kalitatif bir deneme olarak kullanılabilir [14].
Gerek simetrik, gerekse asimetrik pirrol türevleri biyolojik aktiviteleri nedeniyle antikanser, antiviral ve immunoregulator uygulamaları ayrıca doğal ürünler, non-linear optik ve supramoleküler kimyadaki rolleriyle de organik kimyadaki önemli bileşiklerdir. Substitue pirrol türevlerinin çoğu uygulanabilir antibakteriyel ve antitümör aktiviteye sahiptirler [15].
1.2. Pirrol ve Türevleri
Pirrol halka sistemi, doğal bir halkadır. Pirrol’ler hava ile temasta evvela sararır, sonra esmerleşir, nihayet reçineleşir. Pirrol’ler suda çok az çözünürken çoğu organik çözücüde bol miktarda çözünür. Substitue türevleride pirrol’ler olarak adlandırılır [13].
Pirrol’ler klasik aminler ve piridin gibi diğer aromatik bileşiklerle karşılaştırıldığında çok daha düşük bazik özellik gösterirler. Bazlık kuvvetindeki bu azalmaya halka azot atomu üzerindeki ortaklanmamış elektron çiftinin delokalizasyonunun neden olduğu düşünülmektedir. Pirrol’ler zayıf asidik özellik gösterirler, bu nedenle ancak güçlü bazlar ile tuz oluşturabilirler. Alkil substitute pirrol’ler ise güçlü bazik özellik gösterirler. Tamamı ile doyurulmuş pirrol’ler pKa 11.3 ile oldukça baziktir ve baziklikleri
piridin ile karşılaştırılabilir (pKa 11.1).
Pirrol’ün dipol momenti siklohegzan ve benzen gibi polar olmayan çözücülerde 1.81 D olarak bulunmuştur. Pirrol türevleri C-N bağ ekseni etrafında dönme hareketinin kısıtlanmasından dolayı kiral özellik gösterirler [16].
Kömür katranında, bilhassa kemik katranında bulunan pirrol’ün önemli doğal türevleri vardır, kan boyarmaddesi kırmızı renkli pigment Hemin, bitkilerdeki yeşil renkli pigment Klorofil, vitamin B12 ve safra boyarmaddesi Bilirubin alkillenmiş pirrol
halkalarını içeren bileşiklerdir [12].
Proteinlerin bileşiminde bulunan doğal amino asitlerden Prolin (Pirrolidin-2-karboksilli asit) ile Hidroksiprolin (4-hidroksipirrolidin-2-(Pirrolidin-2-karboksilli asid) de pirrol türevleri arasındadır. Triptofan birçok proteinde bulunan önemli bir aminoasit, β-İndolilasetik asit ise bir bitki yetiştirme hormonu olarak da tanınan bir bileşiktir [14].
N CH2CHCOOH N CH2COOH H H NH2 triptofan indolilasetikasit
Şekil 1. Triptofan ve β-İndolilasetik asit
Şekil 2’nin devamı
Şekil 2’nin devamı
(Hem)
Hem, Klorofil-a ve Klorofil-b moleküllerinde kaba formülü C20H14N4 olan “Porfin”
çekirdeği bulunur. Porfin çekirdeğinde 16 üyeli bir düzlemsel halka vardır ve bu halkayı içeren bileşiklere “Porfirinler” adı verilir [14].
Şekil 3. Porfirin bileşiği
Safra pigmentlerini oluşturmak üzere gerçekleşen metabolik parçalanmada, porfirinlerdeki Porfin halkası, dört pirrol halkası içeren açık zincirli bir bileşik vermek üzere açılır. Böyle bir parçalanma ile oluşan Bilirubin porfirinlerin yapısını açıklar.
Mavi renkli bir sentetik pigment olan Monastral Blue ile koyu mavi renkli boyarmadde İndigo da önemli pirrol türevleridir [16].
Pirrol ve türevleri, ilaç ve tıbbi kimyasalların, tarımsal kimyasalların, boyaların, fotoğraf kimyasalların, parfüm ve diğer organik bileşiklerin sentezlerinde yer almaktadır. Polimerleşme yöntemleri, aşınma engelleyiciler, koruyucular için katalizör olarak, reçine ve terpenler için çözücü olarak da kullanılmaktadır. Metal kompleks katalizörleri çalışmalarında da pirrol bileşiklerine rastlanmaktadır [17].
1.2.1. Pirrol’ün Yapısı
Siklopentadienil anyonu ile izoelektronik olan nötral karakterdeki pirrol’de gerek halka karbon atomları ve gerekse halka azotu sp2
hibridize haldedir. Birer elektron taşıyan sp2 hibrid orbitalleri karbon-karbon, karbon-hidrojen, karbon-azot ve azot-hidrojen σ bağlarının oluşumunda kullanılmıştır ve bu orbitaller aynı düzlem içerisinde olup birbirlerinden 120° uzaklıktadır.
Şekil 4. Pirrol bileşiğinin molekül yapısı
Karbon atomlarının σ bağları oluşumunda kullanılmayan ve birer elektron taşıyan p orbitalleri ile azot atomunun iki elektron taşıyan p orbitali halka düzlemine dik durumdadırlar. Bu orbitallerin halka düzleminin üstünden ve altından çakışmasıyla toplam olarak 6π elektronu içeren ve halkanın aromatikliğinden sorumlu olan bir elektron bulutu oluşur. Burada, piridin halkasından farklı olarak, azot atomunun ortaklanmamış elektron çifti aromatik rezonansa katılmaktadır. π elektronlarının delokalizasyonu halkaya kararlılık kazandırır. Başlangıçta 120˚ olan orbitaller arasındaki açıların bağ oluşumu sırasında
yaklaşık 108° ye (düzgün beşgen açısı) kadar küçülmeleri, delokalizasyon sonucu halkanın kararlılık kazanması ile açıklanabilir [18].
Şekil 5. Pirrol bileşiğinin orbital yapısı
Pirrol’de aromatik rezonans, karbon atomlarında kısmi negatif yük ve azot atomunda ise kısmi pozitif yük ortaya çıkmasına yol açar. Bu nedenle, pirrol’de rezonanstan ileri gelen kanonik şekiller de gözönüne alınmalıdır ve pirrol daha doğru olarak, I, II, III, IV ve V ile gösterilen kanonik şekillerin bir rezonans hibrididir. Bu strüktürlerden II ve III ile IV ve V birbirine eşdeğerdir. Hibrit strüktüre katkının I> II, III> IV,V sırasını izlediği kabul edilir. Halkadaki rezonansıda belirtmek üzere, pirrol daha iyi olarak VI ya da VII şeklinde gösterilebilir [19].
N
H
N
H
N
H
N
H
N
H
(I) (II) (III) (IV) (V)
Şekil 6. Pirrol’de rezonanstan ileri gelen kanonik şekiller
Pirrol’de azotun indüktiv etkisi, başlıca δ-bağ iskeleti üzerinden azota doğru bir polarizasyona neden olur. Ancak, pirrol’de elektron dağılımı indüktiv ve mezomerik etki olmak üzere birbirine zıt iki etkiye bağlıdır ve bunlardan ikincisi daha kuvvetlidir.
Şekil 7. Pirrol halkasının gösterilmesi
Benzen’de 36 kcal/mol olan rezonans enerjisi, pirrol’de 31 kcal/mol olarak hesaplanmıştır, bu da benzen kadar olmasa bile, pirrol’ün yüksek derecede bir aromatik karaktere sahip olduğunu göstermektedir [14].
Pirrol’ler tamamıyle düzlemseldir ve moleküler boyutlar, elektron difraksiyon çalışmalarından elde edilmiştir. Elde edilen bu veriler pirrol’ün aromatik karakteri ile uyum içindedir. Pirrol’de bağ uzunlukları aşağıdaki şekilde bulunmuştur [16].
N H a b b c c a bagI : 1.43 A b baglarI : 1.37 A c baglarI : 1.38 A o o o
Şekil 8. Pirrol’de bağ uzunluklarının gösterilmesi
1.2.2. Pirrol’lerin Adlandırılması
Pirrol’de halka üyelerinin numaralandırılması aşağıda gösterildiği şekilde yapılır. Bazen de bu üyeler α, β harfleri ile belirlenir.
N H N H 1 2 3 4 5
Şekil 9. Pirrol’lerin adlandırılması
N
H
N
H
VI VII
Dihidropirrol’lere Pirrolin’ler, Tetrahidropirrol’lere ise Pirrolidin’ler adı verilir. Substituent olarak bağlı pirrol halkası ise pirril olarak adlandırılmaktadır.
N N N N H H H N H ∆1-Pirrolin ∆2- Pirrolin ∆3- Pirrolin Pirrolidin 2-Pirril-
Şekil 10. Pirrolin, pirril ve pirrolidinlerin gösterilmesi
1.2.3. Pirrol’lerin Reaksiyonları
Azot bileşiklerinin genellikle bazikliğinden sorumlu olan ortaklanmamış elektron çiftinin pirrol’de aromatik rezonansa katılması nedeniyle pirrol, birçok aminlerden farklı olarak, çok zayıf bir bazdır ve pirrol için Kb = 2.5x10-14’dür. Pirrol ve türevleri halkada
yüksek elektron yoğunluğuna sahip olan bileşiklerdir. Bu nedenle, nükleofil katılma ve substitusyon reaksiyonlarına karşı dayanıklı olmalarına karşın, elektrofil reaktiflere karşı çok duyarlıdırlar. Elektrofil saldırılar halka azotundan ziyade halka karbon atomlarında gerçekleşir, bu da halka azotunun kısmi pozitif yük ve halka karbon atomlarının kısmi negatif yük taşımasından ileri gelir [20]. Molekül orbital ve değerlik bağı metodları ile hesaplanan elektron yoğunlukları C2 ve C5 atomlarındaki π elektron yoğunluğunun C3 ve
C4 atomlarından daha yüksek olduğunu göstermiştir. Bu yüzden pirrol halkasına
elektrofilik saldırı C3 ve C4 atomlarından ziyade C2 ve C5 atomlarından gerçekleşir [16].
Pirrol’de elektrofil substitusyonun çok büyük oranda konumunda gerçekleşmesi α-substitusyonuna yol açan intermediat iyonun, β-α-substitusyonuna yol açan intermediat iyondan daha kararlı olmasından ileri gelir [14].
CH N H E H HC N H E H N H E H N CH H E H N E H H
- Substitusyonu
- Substitusyonu
Şekil 11. Pirrol için α- ve β- pozisyonlarında düşünülen rezonans yapıları
Elektrofil reaktiflerin saldırısı hemen daima bir substitusyon ile sonuçlanır ve aromatiklik korunur [14]. Ancak elektrofilik reaktifler genelde asit nitelikli olduğundan polimerleşme olur ve verim düşer. Ester gibi elektron çekici grupların bulunması halinde polimerizasyon önlenir ve güçlü asidik reaktifler olan nitratlayıcı ve sülfatlayıcı reaktiflerin kullanılmasına olanak verir. Uygun elektrofilik reaktifler kullanılarak, yüksek verimli sübstitüe pirrol türevleri elde edilebilir [20]. Pirrol, elektrofilik sübstitüsyon reaksiyonlarında rezonans enerjisi daha büyük olduğundan benzer koşullar altında furandan yaklaşık 105
kat daha hızlı tepkime verir [18].
Pirrol’lerin önemli ve çeşitli biyolojik özellikleri, bu bileşiklerin hazırlanması için etkin metodların geliştirilmesini hızlandırmıştır. Pirrol’ler heterosiklik bileşiklerin önemli bir sınıfını temsil eder ve bu bileşiklerin hazırlanmasında kullanılan çok sayıda sentetik metod mevcuttur. Pirrol’lerin sentezinde kullanılan pek çok elverişli metod olmasına karşın, bu metodların pekçoğu birden fazla sentez basamağı gerektirmektedir. Bu da sentezin düşük verimle sonuçlanmasına yol açmaktadır. Son zamanlarda pirrol’lerin eldesinde kullanılan tek basamaklı sentez yöntemleri bildirilmiştir. Yinede bu metodlar; reaksiyon koşulları, verim, genellik ve halka substitusyon alanı ile ilgili olarak istenilen memnuniyeti sağlayamamışlardır. Sentezlerin çoğu bir dereceye kadar kondenzasyon reaksiyonu gerektirir. Dolayısı ile bu kullanışlı heterosiklik bileşiklerin sentezi için basit, etkin ve daha genel bir metoda gereksinim vardır.
Pirrol’lerin pek çok etkin sentezi bildirilmiştir fakat gelişen yeni sentetik metodlar halen daha ilgi çeken bir alan olmaya devam etmektedir. İlk pirrol sentezinden geçen yüzyılın sonuna kadar alkil-aril substitue pirrol ve fonksiyonel yan zincir içeren pirrol sentezinde yeni metodlar geliştirebilmek amacı ile pek çok çaba sarfedilmiştir [13].
1.3. Pirrol ve Türevlerinin Elde Ediliş Reaksiyonları
Pirrol halka sistemlerini çok değişik metodlarla sentezlemek mümkündür. Bu yöntemlere aşağıda kısaca değinilmiştir.
1.3.1. Furanlardan Pirrol Elde Edilmesi
Endüstride pirrol, furan’ın 450 °C’de Al2O3 yanında NH3 ile ısıtılmasından elde
edilir [14]. O + NH3 Al2O3 450o N H + H2O Furan Pirrol Şekil 12. Furan’dan pirrol elde edilmesi
1.3.2. Halka Kapanması Metotları ile Pirrol Eldesi
İlgili bileşikten başlanıp halka kapanması sonucu pirrol ve türevlerinin elde edildiği bir dizi metod bilinmektedir. Bunlar;
1.3.2.1. Paal Knorr Sentezi
1,4-diketon veya 1,4-dialdehitler’in NH3 ve primer aminlerle reaksiyonu, büyük bir
olasılıkla, önce bir nükleofil katılma ve bunu izleyerek su ayrılması ile ilerler ve pirrol ya da pirrol türevleri ele geçer. Bu reaksiyon Paal-Knorr Sentezi olarak bilinir [14]. Pirrol sentezi, aminlerin tuzlarına tamamı ile dönüşümünü önlemek için oldukça zayıf asidik koşullar altında gerçekleşir [21]. Asetik asit gibi zayıf asitlerin ilavesi reaksiyonu
hızlandırır fakat pH<3 reaksiyon ortamında ana ürün olarak furan elde edilir [22]. Bu yönteme aşağıdaki örnek verilebilir;
CH3 CH2 CH2 C C O O Asetonilaseton H3C + RNH2 N H3C HO CH3 OH R 2H2O N CH3 H3C R 1-alkil-2,5-dimetil-pirrol CH3 H3C OH O NHR
Şekil 13. Paal-Knorr Sentezi ile 1-alkil-2,5-dimetil-pirrol’ün sentezlenmesi
N-sübstitüe pirrol’lerin sentezi için, amonyak yerine alifatik ve aromatik aminler gibi bileşikler kullanılır [23]. Spesifik Paal-Knorr mekanizması, özellikle halka kapanması aşamasında sıklıkla pH, çözücü, amin ve dikarbonil yapısına bağlıdır [24].
1.3.2.2. Knorr Sentezi
Pirrol’ler için en önemli ve en çok kullanılan sentez yöntemidir. Bu yöntem bir α-aminoketon ile bir β-diketon’un ya da β-ketoester’in kondenzasyon reaksiyonu sonucunda pirrol türevi oluşturması esasına dayanır [25]. Yaklaşık pH=4’te ve oda sıcaklığında pirrol’ler oluşur [21]. Basit ketonların kullanılması halinde reaksiyon ürünü düşük verimle ele geçer [14]. α-aminokarbonil bileşikleri kolaylıkla kendi içlerinde kondenzasyona uğrarlar. Bu nedenle bu bileşikler kullanılmadan hemen önce hazırlanmalıdırlar [21]. Ayrıca α-aminoketon bileşiğinin konsantrasyonunun 1,3 diokso bileşiğinin konsantrasyonuna oranı daha düşük tutularak da dimerleşme minimize edilebilir [26].
Bir asit ya da baz katalizinin gerekli olduğu Knorr Sentezinde, α-aminokarbonil bileşiği ile β-ketoesterin reaksiyonuna aşağıdaki örnek verilebilir [14].
O NH2 R1 R2 O R3 COOEt O N COOEt R3 H R2 R1 N COOEt OH R3 R1 R2 2H2O N H COOEt R R R 1 2 3 H2O H2O
Şekil 14. Knorr Sentezin’de α-aminokarbonil bileşiği ile bir β-ketoesterin reaksiyonu
1.3.2.3. Hantzsch Sentezi
Bu metodda pirrol halkası, amonyak veya amin gibi azot atomu içeren bir baz varlığında α-haloketon veya aldehitin, β-ketoester ile reaksiyonu sonucunda elde edilir. Reaksiyondaki baz hem katalizör hem de reaktant olarak etki eder [16]. Bu yöntemin mekanizmasında, reaksiyonların sırası halen daha tam olarak bilinmemekle beraber amonyak veya aminlerin ketoesterin karbonil gruplarına katılması ile başladığı farz edilir [21].
C2H5OOCCH2 C O CH3 NH3 ,eter H2O H5C2OOCCH C CH3 NH2 C O CH2Cl CH3 C CH H5C2OOC CH3 N C H OH CH3 HCl H2O N H CH3 H5C2COO CH3 CH2Cl
Şekil 15. Hantzsch Sentezi ile pirrol türevlerinin elde edilmesi
1.3.3. Metal Katalizli Pirrol Sentezi
Titanyum tetraoksit tarafından katalizlenen Paal-Knorr sentezinden sonra, pirrol sentezinde kullanılmak üzere yeni katalizörler, çözücüler araştırılmaya başlanmıştır [27].
Bugün geçiş metalleri ve diğer pek çok metal atomunun template etkisinden yararlanılarak, uygun başlangıç maddelerinden pirrol ve türevleri kolaylıkla elde edilebilmektedir.
Pirrol halkası oluşumu üzerine son zamanlarda yapılan çalışmaların çoğu, azot atomunun aktiflenmiş üçlü bağa saldırısını gerektirmektedir. Bu yöntem pirrol halka kapanması için orijinal bir metot olup diğer beş üyeli halkalı heterosiklik bileşiklerin oluşumu için de geçerli bir metotdur. Ancak bu saldırı sıklıkla yüksek aktivasyon enerjisi gerektirir. Bu engelin aşılabilmesi için üçlü bağın aktifleştirilmesi gerekir ki bu amaçla da sıklıkla Lewis asitleri kulanılmaktadır [28].
1.4. Pirrol ve Türevlerinin Biyolojik Aktiviteleri
Azot içeren heterosiklik bileşikler biyolojik veya medisinal aktiviteye sahip doğal olarak oluşan çoğu molekülün temel bileşenleridirler [29].
Pirrol türevleri, biyolojik olarak önemli pek çok bileşiğin yapısında yer almalarının yanısıra çeşitli biyolojik aktif moleküllerin sentezinde çıkış maddeleri olarak kullanılmaları nedeniyle de önem taşımaktadır [30].
Pirrol halkası, günümüzde ilaç etken maddesi olarak kullanılmaktadır. Pirrol ve türevleri, doğal ürünlerden ve sentetik olarak basit yapıda veya kompleks yapılı sistemlerin bir parçası olarak geniş bir şekilde elde edilebilmektedirler [31].
Pirrol ve türevlerinin biyolojik aktivitesi antienflamatuar, narkotik, antihistaminik, ve antiadrenalik özelliklerinden kaynaklanmaktadır ve ayrıca kan şeker düzeyini indirdiği de bilinmektedir [32]. Pirrol ve türevlerinin antimikrobial ajanlarla olan ilişkileri böyle yüzlerce molekülün hazırlanmasına ve antimikrobial olarak değerlendirilmesine yol açmıştır [33, 34]. Pirrol halkasında farklı substituentlerle pirrol türevlerinin hepsi, besinlerin antioksidant aktivitelerinde önemli rol oynarlar [35]. Ayrıca nispeten basit substitue pirroller, doğal olarak oluşan antibiotikler arasında bulunurlar [32].
Mevcut biyokimyasal önemlerine rağmen doğal olarak oluşan pirrol ve porfirinlerin doğrudan biyolojik aktiviteleri oldukça zayıftır. İki zayıf antibakteriyel pirrol antibiyotiği tanımlanmıştır. Bunlardan biri pirrolnitrin (pyrrolnitrin) ve diğeri paylıdıorin (pyoluteorin)’dir. Pirrolnitrin; epidermofiton (epidermophyton), mikrospora (microspora),
ve trikofiton (trichophyton) içeren bazı patojenik mantar türlerine karşı aktivite gösterdiğinden dolayı klinikte daha fazla dikkat çekmiştir. Bir diğer doğal olarak oluşan pirrol, 2-karboksi-4-metilpirrol’ün metil esteridir ve böcek feromonu olarak tanımlanır. [36].
Elliptisin (Ellipticine), antitümör etkisi olan bir bitki alkaloitidir [15]. Distamisin (Distamycin), türevlerinin ise yüksek derecede antitümör etkisi gösterdiği tespit edilmiştir [37]. Ayrıca doğada bulunan 3,4 diarilpirrol’de antitümör aktiviteye sahip olan bir moleküldür [38].
Klinik olarak önemli sentetik pirrollere, şimdilerde romatoit artritin tedavisinde kullanılan Tolmetin verilebilir. Tolmetin aspirin gibi prostaglandin sentezini engelleyerek fonksiyon gösterir, bu yüzden de bir anti-enflamatuar ajandır [36]. Piroloketoindan ailesinden doğal bir bileşik olan İndonamisin (Indanomycin), antibiyotik olarak üretilmektedir. Stavamisin (Stawamycin) ise bir çeşit deri iltihabına neden olan EBV (Epstein-Barr virus) virüsüne karşı durdurucu olarak kullanılmaktadır [39].
Tıpta yeni bir umut ışığı olarak görülen ve temel yapıtaşı pirrol olan porfirin ise biyolojik aktiviteye sahip bir pigmentdir. Porfirin yapısı, doğada bulunan bitki ve hayvanlardaki önemli biyokimyasal fonksiyonlarda yer almaktadır ve bundan dolayı biyolojik sistemlerdeki en önemli gruplar olarak bilinmektedir [40]. Porfirinler vücuttaki hücrelerin oksijen kullanmalarını sağlamak gibi yaşamsal bir işleve sahip kırmızı bir
pigment olan “hem” molekülünü oluşturmak üzere demire bağlandıklarından vücut için önemlidirler. Genellikle demir yada magnezyum metal kompleks yapısında olan porfirinler, doğada yaygın olarak bulunmaktadırlar ve hemoglobin, miyoglobin, sitokrom, katalaz, peroksidaz, klorofil ve bakteriyoklorofil gibi önemli metabolitlerde prostetik grup olarak yer almaktadırlar [41].
1.5. Aromatik Aminler
Amino grubunun (-NH2), doğrudan aromatik halkaya bağlı olduğu bileşiklere
aromatik aminler denir [42].Aromatik aminler NH3’ın aril veya aril-alkil türevi olarak da
kabul edilirler. Alifatik aminlerde olduğu gibi bunlar da aril grubunun sayısına bağlı olarak birincil (primer), ikincil (sekonder) ya da üçüncül (tersiyer) olarak üç grupta sınıflandırılırlar [43]. Baz özelliğine sahip olma ve tuz oluşturma bakımından alifatik aminlere benzerler [42].
Aromatik amin bileşiklerinin aromatik grubu, homosiklik olabileceği gibi heterosiklikte olabilir. Aromatik aminler ligand olarak kullanıldıklarında içerdikleri donör atom sayısına bağlı olarak tek veya çok dişli ligand olarak davranabilirler. Amin (NH2)
grubu metalle koordinasyon için kullanılabilecek öncelikli potansiyel donör merkezidir. Tek dişli aromatik aminlerin metalle oluşturdukları koordinatif kovalent bağın kuvveti amin grubundaki N atomunun elektron yoğunluğuna bağlıdır. Azot atomuna bağlı elektron çekici gruplar elektron yoğunluğunu azaltırken, elektron verici gruplar elektron yoğunluğunu, dolayısı ile koordinatif kovalent bağın kuvvetini artırırlar [44].
Arilaminler, alkilaminler gibi kötü kokulu olmamalarına rağmen çok zehirlidir ve tahriş ederler. β-Naftilamin ise kanserojen etkiye sahiptir [6]. Aromatik aminler yaygın olarak boyaların sentezinde, kimyasal sentezlerde, eczacılığa ait sentezlerde kullanıldıkları için endüstriyel açıdan büyük öneme sahiptirler [45].
1.6. Schiff Bazları
Bu teze; bir amin bileşiği ile bir keton bileşiğinin reaksiyonundan yararlanılarak şekil 16’da gösterilen iki dişli schiff bazını elde etmek amacıyla başlanmıştır. Fakat bu reaksiyon sonucunda elde edilen ürüne ait kristalin, X-ışınları kristalografisi ile
aydınlatılan yapısı, elde ettiğimiz ürünün schiff bazı yerine halka kapanması sonucu oluşan bir pirrol bileşiği olduğunu göstermiştir.
C C CH3 CH3 O O 1 1 N NH2 H2N N N N C C CH3 CH3 HCl
Şekil 16. Hedeflenen schiff bazı
Elde edilen kristale ait yapısal bulgular dikkat çekici olup, halka kapanması metoduyla farklı başlangıç materyalleri kullanılarak yeni pirrol türevleri sentezlemek amacıyla tez çalışmalarına devam edilmiş ve simetrik, asimetrik yeni pirrol türevleri elde edilmiştir.
1.7. Schiff Bazları ve Özellikleri
Koordinasyon kimyasında ligand olarak kullanılan, azometin (-CH=N) grubu içeren ve genel olarak R-CH=NR formülü ile gösterilen bileşiklere Schiff bazı denir. Bu bileşikler, adını bu bileşikleri ilk defa 1864 yılında sentezleyen Schiff’den almıştır.
Schiff bazları karbonil bileşiklerinin, özellikle aldehit ve ketonların primer amin ile kondenzasyona girmesi ile elde edilirler [46].Primer aminler ile aldehit veya ketonlardaki karbonil grubunun tepkimesi sonucu oluşan imin bileşikleri azot atomu üzerindeki ortaklanmamış elektron çifti nedeniyle Lewis bazı olarak davranırlar [42].
Karbonil bileşikleriyle primer aminlerin reaksiyonundan elde edilen Schiff bazlarının oluşumunun mekanizması iki basamaklıdır. Birinci basamakta, primer aminle karbonil grubunun kondenzasyonundan bir karbinolamin ara bileşiği meydana gelir. İkinci basamakta ise bu karbinolamin ara bileşiğinin dehidratasyonu sonucunda Schiff bazı oluşur [47]. Bu mekanizmaya göre reaksiyon sonucu bir mol su oluşmaktadır. Reaksiyon ortamında su bulunması reaksiyonu sola kaydırır. Bu nedenle, ortamın susuz olması gerekmektedir [48].
1. Basamak: Katılma
2. Basamak: Ayrılma
Şekil 17. Schiff bazlarının oluşum mekanizmaları
Amonyak, aminler ve diğer benzer bileşikler azot atomunda ortaklanmamış elektron içerirler ve karbonil karbonuna karşı nükleofil olarak davranırlar. Kondenzasyon reaksiyonlarının mekanizması katılma-ayrılma reaksiyonu üzerinden yürüdüğünden azometin bileşiklerinin meydana gelmesi oranı ortamın pH’ı ile yakından ilgilidir. İmin oluşumunda iyi sonuç alabilmek için zayıf asidik ortam gereklidir. Çünkü zayıf asitlerle reaksiyonda karbokatyon oluşur ve oluşan karbonil grubunun elektrofil gücü artar, bu nedenle pH=3-4’de çalışılmalıdır. Protonlanmış alkolün bir su molekülü kaybederek iminyum haline geldiği basamak reaksiyonda pH’ın önem taşıdığı basamaktır [49].
Karbonillerin NH3 ile tepkimesinden elde edilen iminler dayanıklı değildir ve
bekletildiğinde polimerleşir. NH3 yerine primer aminler kullanıldığında daha kararlı olan
bileşikler (Schiff bazları) elde edilebilir.
Karbonil bileşikleri ile primer aminlerin kondenzasyonundan oluşan N-alkil ve aril sübstitüe imin yapısındaki Schiff bazlarının kondenzasyon dengesi sulu veya kısmen sulu çözeltilerde büyük ölçüde ters yöne kaymaya yatkındır. Kondenzasyonlar genellikle suyun azeotrop teşkili ile destilasyon yoluyla ortamdan uzaklaştırılabildiği çözeltilerde yapılır [47].
Aromatik aminlerin para pozisyonunda elektron çekici sübstitüentler taşıması aromatik aldehitlerle olan reaksiyonunun hızını düşürür (NO2 gibi gruplar). Çünkü azot
üzerindeki ortaklanmamış elektron halka üzerinde delokalize olur. Aynı şey aromatik aldehitlerle olursa reaksiyon hızı yükselir. Aromatik aldehitler ve ketonlar oldukça kararlı azometin bağı teşkil edebilirler. Aromatik aminlerde halkaya elektron veren gruplar olduğunda (-OH gibi) reaksiyon hızı yükselir.
İmin vermek hususunda ketonlar aldehitlerden daha az reaktiftirler. Asit katalizi kullanılarak, yüksek reaksiyon sıcaklığında ve çok uzun reaksiyon süresinde teşekkül eden suyun uzaklaştırılmasıyla iyi verimle Schiff bazları elde edilebilir [49].
Schiff bazları genelde kristal katılardır. Ancak aromatik olmayan aminlerden oluşan schiff bazları yağımsı olabildiği için bazen bozunmadan destillenebilirler. Zayıf bazik özelliğine sahip olan Schiff bazları kuvvetli asitlerle çözünebilir, fakat tuz oluşturma özellikleri düşüktür. Bununla birlikte su, alkol, aromatik aminler ve fenollerle tepkime verebilirler [50].
1.7.1. Schiff Bazlarının İsimlendirilmesi
Literatürde, Schiff bazlarına ait farklı isimlendirilme yöntemleri mevcuttur. Aromatik yapıdaki bileşiklerin birçoğu salisilaldehit ve türevi olan bileşiklerden sentezlendiği için bu bileşikler salisilaldimin, benzaldimin, imino veya salisiliden anilin şekillerinde isimlendirilmiştir [51].
Schiff bazlarına azometinler veya iminler de denilmektedir. En yaygın adlandırma alkiliden amin şeklindeki adlandırmadır. Schiff bazları genellikle türetildikleri aldehit ya da ketonun adına –imin kelimesi eklenerek veya –aldimin ve –ketimin son ekleri kullanılarak adlandırılırlar [52].
1.7.2. Schiff Bazlarının Reaksiyonları
Schiff bazlarında azot atomunda elektronegatif bir sübstitüent bulunduğu takdirde imin bileşiğinin kararlılığı artmaktadır. Örnek olarak; azot atomunda hidroksil grubu taşıyan oksimler ile –NH grubu taşıyan fenilhidrazon ve semikarbazonlar, azot atomunda alkil ya da aril sübstitüent taşıyan Shiff bazlarına göre hidrolize çok daha dayanıklıdırlar. Shiff bazları genel olarak alkalilere karşı kararlı oldukları halde özellikle düşük pH aralıklarında hidroliz olarak kendisini oluşturan karbonil ve amin bileşiğine ayrılırlar.
1.7.2.1. Halka Kapanma Reaksiyonu
Schiff bazları tiyoglikonik asit ve tiyolaktik asitle halka kapanması sonucu tiyazolidinon türevlerini oluşturmaktadır [47].
Şekil 18. Schiff bazlarının halka kapanma reaksiyonu
1.7.2.2. İndirgenme Reaksiyonları
Schiff bazları LiAlH4, NaBH4, Na-EtOH gibi bir indirgeme reaktifiyle
indirgenebilirler [53].
Şekil 19. Schiff bazlarının indirgenme reaksiyonu
Schiff bazlarının indirgenmesi genellikle sekonder aminlerin oluşumu ile sonuç verir ve bu reaksiyon organik kimyada önemli bir hazırlayıcı reaksiyondur [47].
1.7.2.3. Siklokatılma Reaksiyonu
Schiff bazları keten ile siklo katılma reaksiyonu sonucunda β-laktamları meydana getirirler [53].
Şekil 20. Schiff bazlarının siklokatılma reaksiyonu
1.7.2.4. Hidroliz Reaksiyonu
Schiff bazları kuvvetli asitli ortamda su ile ısıtıldığında başlangıç ürünlerine (karbonil bileşiği ve aminler) dönüşür, ancak sulu bazik ortamda hidroliz olmazlar [50].
Şekil 21. Schiff bazlarının hidroliz reaksiyonu
1.7.2.5. Polimerleşme Reaksiyonları
Catanescu ve arkadaşları, diaminlerle yaptıkları çalışmada dialdehitlerle olan reaksiyonları sonucunda poli(Schiff bazları) elde edildiğini bulmuşlardır [54].
Şekil 22. Schiff bazlarının polimerleşme reaksiyonları
1.7.2.6. Organometalik Bileşiklerle Reaksiyonu
Aldiminlerin Grignard reaktifleriyle, hidrolizden sonra sekonder aminleri verdiği March tarafından bulunmuştur. Ketiminler ise genellikle katılma ürünleri yerine indirgenme reaksiyonunu verirler. Organolityum bileşikler ise hem aldimin hem ketiminlerle katılma ürünü oluştururlar [53].
Şekil 23. Schiff bazlarının organometalik bileşiklerle reaksiyonu
1.7.2.7. Aminlerin Katılması
Primer aminlerin Schiff bazları ile reaksiyonu genellikle yer değiştirme ile sonuçlanır ve ortamdan bir amin destilasyon ile uzaklaştırılmadığı sürece denge reaksiyonu halinde yürür. Sekonder aminler Schiff bazları ile reaksiyona girmezler. Reaksiyona giren primer aminin bazikliği arttıkça, yer değiştirme reaksiyonun hızı lineer bir biçimde artar. Primer aminlerin Schiff bazları ile reaksiyonlarında asitlerin katalizörlüğüne ihtiyaç yoktur [47].
Şekil 24. Schiff bazlarının aminlerle reaksiyonu
1.7.2.8. Alkollerle Reaksiyonları
Schiff bazları asidik ortamda kuru alkoller ile etkileştirildiklerinde karşılık gelen asetal türevlerini oluştururlar [50].
C H N C2H5OH HCl C H OC2H5 OC2H5 NH3Cl
Şekil 25. Schiff bazlarının alkollerle reaksiyonu
1.8. Metal Kompleksleri
Bu çalışmada bakır(II), nikel(II) ve kobalt(II) metal komplekslerinin sentezi ve karakterizasyonu üzerine çalışılmıştır.
1.8.1. Bakır
[Ar] 3d10 4s1 elektron dizilişine sahip bir metal olan bakır genellikle kararlı bileşiklerinde +1, +2 ve +3 değerlik alır. Tel ve levha haline kolay gelebilen, oldukça yumuşak bir metaldir. +1 değerlikli Cu iyonu sp melezleşmesi ile koordinasyon sayısı 2 olan çizgisel kompleksler oluşturur. 3d9
yapısına sahip Cu(II)’ın kompleksleri ve tuzlarının bir çoğu tetragonal bozulmaya uğrar. t2g orbitallerinde 6 ve eg orbitallerinde 3 elektron
bulunur. Ligandlarla merkez atomun d orbitalleri arsındaki itmeyi azaltmak için iki elektron dz2 orbitaline, bir elektronda dx2-y2 orbitaline girer. Z ekseni üzerinde yer alan iki ligand daha çok itileceğinden tetragonal uzanmış tetrahedral yapı oluşur. Zayıf ve kuvvetli alanda bir eşlenmemiş elektrona sahip olan Cu(II), kare düzlem kompleksler de verir. Koordinasyon sayısı 5 olan komplekslerinin yapısı üçgen çift piramittir [55].
Tek çekirdekli türler, L; ligand olmak üzere aşağıdaki gibi gösterilebilir.
İki çekirdekli türlere örnek Cu2X2L2, Cu2X2L4 ve Cu2X2L3 bileşikleri verilebilir.
Cu2X2L3’e örnek olarak üç ve dört koordinasyonlu Cu2Cl2(PPh3)3 bileşiği verilebilir.
Tetramerik yapılarda bakır benzoat ve diğer bileşikleri dört bakır atomu bulundururlar ve paralelkenar bir yapıya sahiptirler. Tetramerik Cu4 kompleksleri
paralelkenar, dikdörtgen yada kare durumunda dört bakır atomuna sahip olabilir. Beş çekirdekli kompleksler; [Cu5(μ-St-Bu)6]- bileşiğinde μ-SR ile CuI trigonal bipiramidal’dir.
Bu yapı Cu4MgPh6, Cu4LiPh6, [Cu5Ph6], [Cu3Li2Ph6]- ve aril türlerde bulunmuştur. Altı
çekirdekli kompleksler; [HCuPR3]6 gibi hidritler fosfinin varlığında (CuOt-Bu)4’nun
hidrojenlenmesi ile elde edilir [47].
Cu(I) bileşikleri kolaylıkla Cu(II) bileşiklerine oksitlendikleri halde Cu(III)’e oksitlenmeleri oldukça zordur. Cu(II)’nin komplekslerine ilaveten suda çözünebilen pek çok sayıda anyon tuzları da elde edilmiştir. Cu(II)’nin klor kompleksleri sulu çözeltilerde oluşturulmuş ve pek çok tuz izole edilmiştir. MCuCl3 tuzları genelde [Cu2Cl6]2- iyonlarını
ve iyi ayrılabilir anyonları tutmak için (Ph4P+ gibi) büyük katyonları içerir.
Son zamanlara kadar Cu(III)’ün birkaç kompleksi bilinirken günümüzde Cu(III)’ün önemli biyolojik role sahip olduğu tespit edilmiştir. Pek çok deprotone peptitlerin ve diğer ligandların Cu(III) kompleksleri yapılmıştır. Cu(III)’ün K3[CuF6] bileşiğinden başka kare
ya da beş koordinasyonlu diğer bileşiklerinin hepsi diyamanyetiktir [11].
1.8.2. Nikel
[Ar] 3d8 4s2 elektron konfigürasyonuna sahip bir metal olan nikel, VIIIB grubu elementidir. Yerkabuğunda bolluğu bakımından 24. sıradadır. Başlıca cevherleri sülfürler, oksitler ve silikatlardır. Nikelin en kararlı yükseltgenme basamağı +2’dir. +3 değerlikli nikel zor elde edilir. Bu özellik nikelin, nikel–kadmiyum (NiCd) hücreleri gibi elektrot maddesi olarak kullanılmasını sağlar [56].
Nikel(II) nin koordinasyon sayısı 3’ten 6’ya kadar olan pek çok sayıda kompleksi elde edilmiştir. Nikel(II)’nin maksimum koordinasyon sayısı ise altıdır. Yüksüz ligandlar özellikle aminler trans-[Ni(H2O)2(NH3)4](NO3)2, [Ni(NH3)6](ClO4)2 ve [Ni(en)2]SO4 gibi
kompleksler oluşturmak için oktahedral yapılı [Ni(H2O)6]2+ iyonundaki su molekülleriyle
substitüsyon tepkimesine uğrar. Oktahedral nikel(II) kompleksleri manyetiksel açıdan diğerlerine nazaran daha basit davranır. Yarılan d orbitallerinden ve enerji düzeyi diyagramından bu komplekslerin iki çiftleşmemiş elektrona sahip oldukları ve 2,9 ile 3,4 BM aralığında manyetik moment değeri gösterdikleri tespit edilmiştir.
Dört koordinasyonlu nikel(II) komplekslerinin büyük kısmı d8
konfigürasyonun bir sonucu olarak kare düzlem geometriyi tercih eder. Düzlemsel ligand d orbitallerinden birini yüksek enerji seviyesine (dx2
-y2) çıkartır ve 8 elektronu diğer dört orbitale dağıtır fakat antibağ orbitallerinden birini boş bırakır. Diğer yandan tetrahedral konfigürasyonda da antibağ orbitallerinin bulunması kaçınılmazdır. Nikel(II)’nin düzlemsel kompleksleri her zaman diyamanyetiktir ve bunlar 450–600 nm aralığında orta yoğunlukta görülen absorbsiyon bantları verirler.
Ni ve Nio bileşikleri π bağlı ligandlarla çok az elde edilebilmiştir. Nikel(I) komplekslerinin çoğu fosfin ligandlarını içerir ve tetrahedral yada tbp yapıya sahiptir ayrıca d9
konfigürasyonundan zannedildiği gibi paramanyetiktir [57].
1.8.3. Kobalt
Kobalt doğada en çok nikel olmak üzere bakır ve hatta kurşun madeni filizleriyle karışık olarak CoAsS (kobaltin) ve CoAs2 şeklinde bulunur [58]. Atom numarası 27, atom
ağırlığı 58,933 g/mol ve elektron konfigürasyonu [Ar] 3d7
4s2 olan kobalt +2, +3 değerlikli yükseltgenme basamağına sahip, VIIIB grubu elementidir [53].
Kobalt metali çelik gibi esmer ve parlaktır. Seyreltik asitlere karşı dayanıklıdır. Kobalt demire benzemektedir. Demir gibi ferromanyetik özellik gösterir. (IV) değerlikli kobalt bileşikleri kararlı değildir, (V) değerlikli kobalt ise normal koşullarda oluşmamaktadır. (II) değerlikli kobalt bileşikleri (III) değerliklilerine göre daha kararlıdır. Fakat Co3+ çok kararlı kompleks bileşikler oluşturabilmektedir [58].
Kobalt tuzlarında ya (+2) yada (+3) değerliklidir ve suda ancak kompleks bileşikler yaparak dayanıklı olurlar. Koordinasyon sayısı 4 ve 6 dır. Su ile [Co(H2O)6]2+ kompleksi
meydana getirir [58].
Co2+ sulu çözeltilerde kompleks yapıcı bir etki göstermez. [Co(H2O)6]2+’nın Co3+’e
oksidasyonu pek uygun değildir. Fakat Co2+’nın soğuk asidik perklorat çözeltisinde
oksidasyonu sonucu [Co(H2O)6]3+ oluşur.
Kobalt(II) komplekslerinin çoğu ne oktahedral ne de tetrahedral kompleksler verir. Bunların genellikle kare düzlemsel kompleksleri bilinmektedir. Co2+ diğer geçiş
metallerinden çok daha fazla tetrahedral komplekse sahiptir. Co2+
tetrahedral ve oktahedral kompleksleri arasında çok az bir kararlılık farkı olduğundan, aynı ligandlarla kompleks verebilirler. Metanoldaki tiyosiyanitler bu duruma örnek olarak verilebilir.
Tetrahedral kompleksler genellikle Cl, Br, I, SCN, N3, ve OH gibi monodentat
anyonik ligandlardan meydana gelir. Kare düzlemsel kompleksler ise dimetilglioksimat, aminofenoksit, ditiyoasetilasetonat gibi bidentat monoanyon ligandlarından oluşur. Kobalt(II) bileşikleri iyonun elektronik yapısından dolayı çok farklı yapılar gösterir. Bunun sonucu olarakta iyon çeşitli manyetik ve spektral özelliklere sahiptir. Kobalt(III)’un kompleks bileşiklerinin sayısı çok fazladır. Bunun nedeni reaksiyon esnasında ligand değişiminin çok yavaş olmasıdır. Bu konuda aşırı denemeler yapılmıştır. İzomerler, reaksiyon çeşitleri ve oktahedral komplekslerin genel özellikleri ile ilgili bilgiler Co(III) ile çalışılırken elde edilmiştir. Co(III) kompleksleri genellikle oktahedral yapı göstermesine rağmen, tetrahedral ve düzlemsel kompleksleri de bilinmektedir [59].
Koordinasyon bileşiklerinin önemli bir bölümünü “tetrapirrol” türevleri olarak gruplandırabileceğimiz porfirinler, ftalosiyaninler, tetrabenzoporfirinler ve porfirazinler oluşturmaktadır [60].
Metal ftalosiyanin ve porfirinler, çoğu biyolojik sistemlerde bulunan kompleks gruplardır. Bu molekül yapıları ayrıca “hem” ve “vitamin B12 ”ile de ilgilidir. Moleküller
kararlı- kare düzlem tamamı ile aromatik halka düzlemleri ile karakterize edilir [61]. Pirrol halkalarının bölgesel seçiciliğe ve kemoselektifliğe doğru aktivitesi heterosikliğin geçiş metallerine koordinasyonu ile sağlanabilir. Koordinasyon, metal merkezin elektronik doğasına ve bağın tipine bağlıdır. Pirrol’lerin reaktivitesi büyük ölçüde değiştirilebilir.
η5–pirrol kompleksleri genellikle kararsız iken, η5-pirrolil kompleksleri daha kararlıdır. Özellikle de elektron salıcı veya alkil grupları mevcut iken bu kararlılık daha fazladır. Bu kompleksler azot atomu üzerindeki yüksek elektron yoğunluğunun bir sonucu olarak tipik olarak N-protonlanma ve alkillenme reaksiyonlarına maruz kalırlar.
Metal merkezde elektron eksikliği olduğunda; nükleofilik saldırı pirrol halkasının α- pozisyonunda gerçekleştirilebilir [62].
Amin bileşikleri geçiş metalleri için mükemmel kompleksleştiricidirler. Amin bileşikleri beşli veya altılı şelat oluşturabilecek bir yapıya sahip iseler, metal iyonuyla kararlı bileşik yapabilirler [63]. İki veya daha fazla azot ihtiva eden aminlerin geçiş metalleri ile şelat teşkil edici olarak verdikleri kararlı kompleksler büyük önem taşımaktadır [64]. Metal-şelat teşekkülü birçok önemli biyolojik işlevlerde yer almaktadır [63].
Kompleks bileşiklerinin özellikleri kullanılan ligand ve metal iyonuna bağlı olarak değişmektedir. Kompleks oluşumunda kullanılan metal iyonunun büyüklüğü, yükü ve iyonlaşma gerilimi kompleksin kararlılığını etkilemektedir.
Aromatik aminlerin Schiff bazı kompleksleri özellikle kemoterapi alanında, bazı kimyasal reaksiyonlarda çeşitli substratlara oksijen taşıyıcı olarak kullanılmaktadır. Ayrıca bunların kompleksleri tarım sahasında, polimer teknolojisinde polimerler için anti-statik madde olarak ve yapılarındaki bazı grupların özelliklerinden dolayı da boya endüstrisinde kullanılmaktadır [65].
Schiff bazlarının diğer adıyla iminlerin en karakteristik özelliklerinden birisi mevcut C=N grubunun metal iyonlarıyla kompleks oluşturmasıdır [66]. İmin bağındaki azot atomu çiftleşmemiş elektron bulundurduğu için elektron verici olup bazik karakterdedir. Azometin azotu olarak da tanımlanabilen bu atom bir Schiff bazı için öncelikli koordinasyon noktasıdır [67]. C=N grupları zayıf bazik karakterli olduklarından metallerle kararlı kompleksler oluşturamazlar [66]. Azometin grubunun ligand olarak kararlı
